DE60214173T2

DE60214173T2 - Negativ geladenes amphiphiles blockcopolymer als arzneistoffträger und komplex davon mit postitiv geladenem arzneistoff

Info

Publication number: DE60214173T2
Application number: DE60214173T
Authority: DE
Inventors: Min-Hyo Seo; In-Ja Choi; Han-Uk Kong
Original assignee: Samyang Corp
Current assignee: Samyang Biopharmaceuticals Corp
Priority date: 2001-06-25
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2022-06-06
Also published as: BR0210335A; KR20030000433A; HK1067950A1; JP2004530768A; KR100566911B1; ES2269694T3; CN1226332C; EP1399501A1; DE60214173D1; IL159166A0; NZ530176A; CN1520437A; US20030017206A1; MXPA03011619A; EP1399501A4; JP4154328B2; ATE337357T1; US6890560B2; AU2002303027B2; EP1399501B1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen negativ geladenen polymeren Wirkstoffträger vom Mizellentyp, der mit einem positiv geladenen Wirkstoff einen Komplex bildet. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen negativ geladenen polymeren Wirkstoffträger, der ein Blockcopolymer vom A-B-Typ umfasst, in dem A ein hydrophiler Polymerblock und B ein hydrophober biologisch abbaubarer Polymerblock ist und wobei ein Ende des hydrophoben Polymerblocks (B) an eine anionische Gruppe kovalent gebunden ist. Das negativ geladene biologisch abbaubare Blockcopolymer der vorliegenden Erfindung bildet mit einem positiv geladenen Wirkstoff über elektrostatische Interaktionen einen Komplex. Die anionischen Copolymeren der vorliegenden Erfindung können zur Wirkstofffreisetzung eingesetzt werden und sind insbesondere zur Freisetzung kationischer bioaktiver Mittel geeignet.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Biologisch abbaubare Polymere erlangten Aufmerksamkeit als Wirkstoffabgabgesysteme. R. Langer, New Methods of Drug Delivery, 249 Science 1527–1533 (1990); B. Jeong et al., Biodegredable Block Copolymers as Injectable Drug-delivery Systems, 388 Nature 860–862 (1997). Die Abgabe bioaktiver Mittel aus biologisch abbaubaren Abgabesystemen ist hoch erwünscht, da die Notwendigkeit für chirurgische Verfahren zur Entfernung der Abgabesysteme vermieden wird. Die kontrollierte Freisetzung bioaktiver Mittel kann die erforderliche Häufigkeit der Verabreichung vermindern, in dem die Konzentration der therapeutischen Mittel auf einem gewünschten Niveau gehalten wird. Ein wichtiges Mittel zur Kontrolle der geeigneten Konzentration ist die Kontrolle der Abbaugeschwindigkeit des biologisch abbaubaren Wirkstofffreisetzungssystems.
Die als Wirkstoffträger weit verbreitet verwendeten biologisch abbaubaren hydrophoben Polymere umfassen Polymilchsäure (PLA), Polyglycolsäure (PGA), ein Copolymer aus Milchsäure und Glycolsäure (PLGA), Polycaprolacton (PCL), Polyorthoester (POE), Polyaminosäuren (PAA), Polyanhydride (PAH), Polyphosphazine, Polyhydroxybuttersäure (PHB), Polydioxanon (PDO) usw. Solche Polymeren besitzen eine gute Biocompatibilität und das wünschenswerte Merkmal, dass sie in einem lebenden Körper zu Nebenprodukten hydrolysiert und abgebaut werden, die nicht toxisch sind. Aus diesen Gründen sind sie als Wirkstoffträger weit verbreitet. Insbesondere werden, da diese Polymeren in Wasser unlöslich sind, Wirkstoffe in die Polymermatrix inkorporiert und dann in den Körper implantiert in Form von Microspheres, Nanospheres, Filmen, Blättern oder Stäbchen, wobei der Wirkstoff langsam freigesetzt wird und einen therapeutischen Langzeiteffekt zeigt. Bei dieser Art der Formulierung werden die Polymeren im Körper schließlich zersetzt. Allerdings besitzen diese Polymeren eine geringe Affinität für Wasser-unlösliche Wirkstoffe, und es ist sehr schwierig, eine große Wirksoffmenge in die Polymermatrix zu inkorporieren. Selbst wenn der Wirkstoff in die Polymermatrix effektiv inkorporiert wird, kann das Problem eines initialen Freisetzens durch Bruch (was ein Phänomen ist, bei dem eine große Menge an Wirkstoff innerhalb der ersten wenigen Stunden freigesetzt wird) auftreten, wenn es in den Körper implantiert wird.
Die Blockcopolymeren vom A-B-, B-A-B- oder A-B-A-Typ, in denen A ein hydrophiler Polymerblock und B ein hydrophober biologisch abbaubarer Polymerblock ist, wurden als Wirkstoffträger zur Freisetzung physiologisch aktiver Materialien in Form polymerer Mizellen, Nanospheres, Mikrospheres, Gele usw. verwendet. Diese Blockcopolymeren besitzen erwünschte Eigenschaften, wie eine gute Biokompatibilität und die Fähigkeit, eine polymere Mizelle vom Kern-Schalen-Typ in einer wässrigen Lösung zu bilden, wobie der Kern aus hydrophoben Blöcken und die Schale aus hydrophilen Blöcken zusammengesetzt ist. Die mizellare Formulierung, in der ein wenig wasserlöslicher Wirkstoff in das Innere einer Mizelle inkorporiert sein kann, wodurch eine mizellare Lösung erhalten wird, sind gute Wirkstoffträger für hydrophobe Wirkstoffe. Da jedoch der Wirkstoff über eine hydrophobe Interaktion zwischen dem hydrophoben Wirkstoff und dem hydrophoben Polymer inkorporiert wird, ist die Inkorporatinseffizienz von hoch hydrophoben Wirkstoffen hervorragend, aber wasserlösliche hydrophile Wirkstoffe können kaum überhaupt in diese polymeren Mizellen inkorporiert werden.
Kataoka et al. ( EP 721,776 A1 ) entwickelten ein Verfahren zur Inkorporation eines geladenen wasserlöslichen Wirkstoffes in die Innenseite einer polymeren Mizelle unter Verwendung eines Blockcopolymers, der aus einem nicht geladenen Block und einem geladenen Block besteht. Der bei Kataoka verwendete geladenen Block ist eine Polyaminosäure mit ionischen Seitenketten, wie Polyaspartinsäure, Polyglutaminsäure, Polylysin, Polyarginin oder Polyhistidin. Allerdings sind sie in einem lebenden Körper nicht biologisch abbaubar. Zusätzlich können sie die Stabilität solcher Wirkstoffe vermindern, da die geladenen Blöcke verschiedene funktionelle Gruppen mit elektrischen Ladungen beinhalten können, wenn sie in dem Molekül über eine elektrostatische Bindung mit einem Wirkstoff mit multiplen ionischen Gruppen, wie Peptide oder Proteine, verbunden werden.
Im Hinblick auf vorstehende Ausführungen wird die Entwicklung eines Wirkstofftträgers für kationische Wirkstoffabgabe, der biokompatibel und biologisch abbaubar ist, geschätzt und gewünscht werden. Somit stellt die vorliegende Erfindung eine neue Art von negativ geladenen amphipilen Blockcopolymeren bereit, die biokompatibel und biologisch abbaubar sind und die einen Wirkstoff ohne Verminderung ihrer Stabilität effektiv freisetzen können. In dem ein Komplex mit einem kationischen Wirkstoff über eine elektrostatische Interaktion gebildet wird, kann das anionische amphiphile Blockcopolymer der vorliegenden Erfindung effektiv einen wasserlöslichen positiv geladenen Wirkstoff in das amphiphile Blockcopolymer inkorporieren. Zusätzlich ist das erfindungsgemäße Blockcopolymer leicht für metabolischen Abbau nach Inkorporation und Freisetzung des Wirkstoffs in der Zelle anfällig.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein amphiphiles Blockcopolymer mit anionischer Gruppe bereit, das biokompatibel und biologisch abbaubar ist und, wenn es als Wirkstoffträger für kationische Wirkstoffe verwendet wird, verschiedene Vorteile bereitstellt, wie eine erhöhte Blutkonzentration und eine verbesserte Stabilität des Wirkstoffs. Das erfindungsgemäße amphiphile Blockcopolymer mit anionischer Gruppe ist besonders nützlich zur Abbgabe eines Wirkstoffs mit multiplen kationischen Gruppen im Molekül, wie einen Peptid- oder einen Protein-Wirkstoff, da es den Wirkstoff davor bewahren wird, enzymatisch in einem lebenden Körper abgebaut zu werden, und die Stabilität des Wirkstoffs bei der Bildung von Peptid-Peptid- oder Protein-Protein-Komplexen wird auch verbessert.
Die vorliegende Erfindung stellt auch einen Wirkstoff-Copolymer-Komplex bereit, in dem ein kationischer Wirkstoff über eine elektrostatische Bindung mit einem erfindungsgemäßen amphiphilen Blockcopolymer verbunden ist. Zusätzlich Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden von der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich werden, wenn sie zusammen mit den beigefügten Figuren betrachtet werden, die zusammen beispielhaft Merkmale der Erfindung veranschaulichen.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 ist ein ¹H-NMR(CDCL₃)-Spektrum von mPEG-PLA-O-SO₃ ^–Na⁺.
2 ist ein ¹H-NMR(CDCL₃)-Spektrum von mPEG-PLA-O-PO₃ ^2–2Na⁺.
3 ist ein ¹H-NMR(CDCL₃)-Spektrum von mPEG-PLA-O-CO(CH₂)₂COO^–Na⁺.
4 ist ein Flüssigchromatogram von humanem G-CSF durch Größenausschlusschromatographie.
5 ist ein Flüssigchromatogram eines Komplexes von humanem G-CSF und mPEG-PLA-O-SO₃ ^–Na⁺ durch Größenausschlusschromatographie.
6 ist ein Flüssigchromatogram eines Gemisches von humanem G-CSF und mPEG-PLA-OH durch Größenausschlusschromatographie.
7 ist ein Flüssigchromatogram von humanem G-CSF, das von mPEG-PLA-O-SO₃ ^–Na⁺ freigesetzt wurde, durch Größenausschlusschromatographie.
8 ist ein ¹H-NMR(D₂O)-Spektrum von Minocyclin-HCl.
9 ist ein ¹H-NMR(D₂O)-Spektrum eines Komplexes von Minocyclin-HCl und mPEG-PLA-O-SO₃ ^–Na⁺.
10 ist ein ¹H-NMR(D₂O)-Spektrum eines Gemisches von Minocyclin-HCl und mPEG-PLA-OH.
11 ist ein ¹H-NMR(D₂O)-Spektrum von Doxorubicin-HCl.
12 ist ein ¹H-NMR(D₂O)-Spektrum eines Komplexes von Doxorubicin-HCL und mPEG-PLA-O-SO₃ ^–Na⁺.
GENAUE BESCHREIBUNG
Bevor die vorliegende Zusammensetzung und das Verfahren zur Abgabe eines bioaktiven Mittels offenbart und beschrieben wird, soll verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf die besonderen Konfigurationen, Verfahrensschritte und Materialien, die hier offenbart sind, beschränkt sind, und als solche Konfigurationen, Verfahrensschritte und Materialien etwas variiert werden können. Es soll auch verstanden werden, dass die hier verwendete Terminologie nur zum Zweck der Beschreibung der besonderen Ausführungsformen verwendet wird und nicht beabsichtigt ist, beschränkend zu sein, da der Gegenstand der vorliegenden Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche und Äquivalente davon beschränkt wird.
Es muss beachtet werden, dass, wie sie in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen verwendet werden, die Singularformen „ein", „eine" und „der, die, das" auch den Plural umfassen, solange der Zusammenhang nichts anderes eindeutig vorschreibt. Beispielsweise umfasst somit ein Bezug zu einem Polymer mit „einer funktionellen Gruppe" den Bezug zu zwei oder mehr solcher Gruppen; der Bezug zu „einem Ligand" umfasst den Bezug zu einem Ligand oder mehreren solcher Liganden, und der Bezug zu „einem Wirkstoff" umfasst den Bezug zu zwei oder mehreren solcher Wirkstoffe.
Zur Beschreibung und Beanspruchung der Erfindung wird die folgende Terminologie gemäß den nachfolgend angegebenen Definitionen verwendet werden.
Der Bergriff „bioaktives Mittel" oder „Wirkstoff" oder jeder andere ähnliche Begriff, wie er hier verwendet wird, bezeichnet jedes chemische oder biologische Material oder Verbindung, die zur Verabreichung mittels Verfahren geeignet sind, die früher auf diesem Gebiet bekannt sind und/oder durch Verfahren, die durch die vorliegende Erfindung gelehrt werden, und die einen erwünschten biologischen oder pharmakologischen Effekt induzieren, sie können umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt auf (1) solche, die einen prophylaktische Effekt auf den Organismus ausüben und einen unerwünschten biologischen Effekt verhindern, wie das Verhindern einer Infektion, (2) solche, die eine Krankheit lindern, die durch eine Krankheit verursacht werden, z.B. das Lindern von Schmerz oder einer Entzündung, die als Ergebnis einer Krankheit verursacht werden, und/oder solche, die entweder eine Krankheit in einem Organismus lindern, vermindern oder vollständig eliminieren. Der Effekt kann lokal sein, wie des Erzeugen eines lokalen anästhetischen Effekts, oder er kann systemisch sein.
Der Begriff „biologisch abbaubar" oder „biologischer Abbau", wie er hier verwendet wird, ist definiert als die Umwandlung eines Materials in weniger komplexe Intermediate oder Endprodukte durch Solubilisierung, Hydrolyse oder durch die Wirkung von biologisch gebildeten Entitäten, die Enzyme oder andere Produkte von Organismen sein können.
Der Begriff „biokompatibel", wie er hier verwendet wird, bezeichnet Materialien oder Intermediate oder Endprodukte von Materialien, die durch Solubilisierung, Hydrolyse oder durch die Wirkung von biologisch gebildeten Entitäten erzeugt werden, die Enzyme und andere Produkte des Organismus sein können und die keinen nachteiligen Effekt im Körper verursachen.
„Poly(lactid-co-gycolid)" oder „PLGA" soll ein Copolymer bezeichnen, das aus der Kondensationscopolymerisierung von Milchsäure und Glycolsäure oder von der Ringöffnungspolymerisierung eines α-Hydroxysäure-Precusors, wie Lactid oder Glycolid, stammt. Die Bezeichnungen „Lactid", „Lactat", „Glycolid" und „Glycolat" werden austauschbar verwendet.
„Poly(lactid)" oder „PLA" sollen ein Polymer bezeichnen, das aus der Kondensation von Milchsäure oder der Ringöffnungspolymerisation von Lactid stammt. Die Ausdrücke „Lactid" und „Lactat" werden austauschbar verwendet.
„Biologisch abbaubare Polyester" bezeichnen jeden biologisch abbaubaren Polyester, die vorzugsweise aus Monomeren synthetisiert werden, die aus der Gruppe bestehend aus D,L-Lactid, D-Lactid, L-Lactid, D,L-Milchsäure, D-Milchsäure, L-Milchsäure, Glycolid, Glycolsäure, ε-Caprolacton, ε-Hydroxyhexansäure, γ-Butyrolacton, γ-Hydroxybuttersäure, δ-Valerolacton, δ-Hydroxyvaleriansäure, Hydroxybuttersäure, Äpfelsäure und Copolymere davon, ausgewählt sind.
„Wirksame Menge", wie sie hier verwendet wird, bezeichnet die Menge an Nucleinsäure oder biologisch aktiven Mitteln, die ausreichend ist, einen gewünschten lokalen oder systemischen Effekt und eine Leistung bei einem vernünftigen Verhältnis von Risiko und Vorteil bereitzustellen, wie es für jede medizinische Behandlung zutrifft.
„Peptid", wie es hier verwendet wird, bezeichnet jedes Peptid von jeder Länge und umfasst Proteine. Die Ausdrücke „Polypeptid" und „Oligopeptid" werden hier ohne jegliche beabsichtigte Größenbeschränkung verwendet, sofern nicht eine besondere Größe angegeben ist. Typische Peptide, die verwendet werden können, sind die, die aus der Gruppe bestehend aus Oxytocin, Vasopressin, adrenocorticotropes Hormon, epidermaler Wachstumsfaktor, Prolactin, Luliberin oder luteinisierendes Hormon freisetzendes Hormon, Wachstumshormon, Wachstumshormon-freisetzenden Faktor, Insulin, Somatostatin, Glucagon, Interferon, Gastrin, Tetragastrin, Pentagastrin, Urogastrin, Secretin, Calcitonin, Enkephaline, Endorphine, Angiotensine, Renin, Brdykinin, Bacitracine, Polymixine, Colistine, Tyrocidin, Gramicidine und synthetische Analoge, Modifikationen und pharmakologisch aktive Fragmente davon, monoklonale Antikörper und lösliche Vakzine ausgewählt ist. Die einzige Beschränkung des Peptide- oder Protein-Wirkstoffs, das verwendet werden kann, ist einer der Funktionalität.
Ein „Derivat" eines Kohlenhydrates, wie es hier verwendet wird, umfasst beispielsweise eine Säureform eines Zuckers, z.B. Glucuronsäure; ein Amin eines Zuckers, z.B. Galactosamin, ein Phosphat eines Zuckers, z.B. Mannose-6-phosphat und dergleichen.
„Verabreichen", wie es hier verwendet wird, und ähnliche Ausdrücke bedeuten die Abgabe der Zusammensetzung an das zu behandelnde Individuum, so dass die Zusammensetzung fähig ist, systemisch zu zirkulieren, wo die Zusammensetzung an eine Zielzelle bindet und durch Endocytose aufgenommen wird. Somit wird die Zusammensetzung vorzugsweise dem Individuum systemisch verabreicht, typischerweise durch subcutane, intramuskuläre, transdermale, orale, transmucosale, intravenöse oder inteaperitoneale Verabreichung. Injezierbare Materialien für solche Zwecke könne in konventioneller Weise hergestellt werden, entweder als flüssige Lösung oder Suspension oder in fester Form, die zur Herstellung einer Lösung oder Suspension in einer Flüssigkeit vor Injektion geeignet ist, oder als Emulsion. Geeignete Arzneimittelträger, die zur Verabreichung verwendet werden können, umfassen z.B. Wasser, physiologische Kochsalzlösung, Dextrose, Glycerin, Ethanol und dergleichen, und falls es gewünscht ist geringe Mengen von Hilfsstoffen, wie Benetzungsmittel oder Emulgatoren, Puffer und der gleichen. Für die orale Verabreichung kann sie in verschiedene Formen, wie Lösungen, Tabletten, Kapseln etc formuliert werden.
Es wird nun auf die beispielhaften Ausführungsformen Bezug genommen, und es wird eine spezielle Sprache verwendet werden, um diese zu beschreiben. Es soll aber nichts desto trotz verstanden werden, dass keine Einschränkung des Gegenstandes der Erfindung dadurch beabsichtigt ist. Änderungen und weitere Modifikationen der Erfindungsmerkmale, die hier veranschaulicht sind, und zusätzliche Anwendungen der Prinzipien der Erfindung, wie sie hier veranschaulicht sind, die einem Fachmann auf dem relevanten Gebiet und der in Besitz dieser Offenbarung ist, vorkommen, werden so betrachtet, dass sie vom Gegenstand der Erfindung erfasst werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft Blockcopolymere, die durch die folgende Formel (1) dargestellt werden A-B-L-X-M⁺ (1),in der X eine anionische Gruppe darstellt, M⁺ für H⁺ oder ein Metallkation steht, A ein biokompatibles hydrophiles Polymer ist, B ein biologisch abbaubares hydrophobes Polymer ist und L einen Linker darstellt, der aus der Gruppe bestehend aus -O-, -NH-, -S-, -COO- ausgewählt ist.
Die vorliegende Erfindung stellt auch einen Wirkstoff-Polymer-Komples bereit, der ein Blockcopolymer, das durch die Formel (1) dargestellt ist, und einen positiv geladenen Wirkstoff umfasst, wobei der kationische Wirkstoff mit dem anionischen amphiphilen Blockcopolymer über eine elektrostatische Bindung komplexiert ist.
Das erfindungsgemäße negativ geladene Polymer umfasst ein amphiphiles A-B-Blockcopolymer, das aus hydrophilen Blöcken (A) und biologisch abbaubaren hydrophoben Blöcken (B) besteht, wobei das eine terminale Ende des hydrophoben Blocks (B) über einen Linker mit einer anionische Gruppe abgedeckt ist. Beispiele der Blockcopolymeren umfassen A-B-L-X, wobei A ein hydrophiler Block, B ein biologisch abbaubarer hydrophober Block, L ein Linker, wie er vorstehend definiert ist, und X eine anionische Gruppe ist.
Der hydrophile Block (A) ist ein biokompatibles, wasserlösliches und nicht-ionisches Polymersegment, das ein Polyalkylenglycol, wie Polyethylenglycol, Polyethylen-co-propylen)glycol etc., Polyalkylenoxid, Polyvinylpyrrolidon, ein Polysaccarid, Polyacrylamid, Polymethacrylamid, Polyvinylalkohol und Derivate davon, vorzugsweise Polyethylenglycol, Poly(ethylen-co-propylen)glycol, Polyvinylpyrrolidon, Polyacrylamid, Polyvinylalcohol und Derivate davon, am bevorzugtesten Polyethylenglycol und Derivate davon, umfasst.
Des weiteren umfasst der biokompatible hydrophile Block (A) Derivate mit einem hohen Molekulargewicht, wobei die wasserlöslichen und nicht ionischen Polymersegmente mit einem niedrigen Molekulargewicht mit einem abbaubaren Linker verbunden werden. Der hydrophile Block A kann wie in dem Reaktionsschema 1 gezeigt synthetisiert werden:
Reaktionsschema 1

nZ + (n-1)Y → Z-(Y-Z)_n-2-Y-Z wobei Z ein wasserlösliches Polymer mit einem Molekulargewicht von bis 5000 Dalton darstellt, Y HOOC-(CH₂)m-COOH oder O=C=N-(CH₂)_m-N=C=O (wobei m einen ganze Zahl von 0 bis 10 bezeichnet) und n eine ganze Zahl von 2 bis 100 bezeichnet.

Der hydrophile Block (A) besitzt vorzugsweise ein Zahlenmittel der Molekulargewichte von 100 bis 10000 Dalton, und kann ferner jeden Strukturtyp besitzen, wie eine einzelne Kette, eine Verzweigung etc. Beispiele umfassen PEG-OOC-(CH₂)m-COO-PEG oder PEG-[OOC-(CH₂)_m-COO-PEG]₁₀-OOC-(CH₂)_m-COO-PEG, wobei das Molekulargewicht von PEG 5000 Dalton beträgt.
In dem negativ geladenen Blockcopolymer gemäß der vorliegenden Erfindung ist der biologisch abbaubare hydrophobe Block (B) vorzugsweise ein biologisch abbaubarer Polyester, der von Monomeren synthetisiert wird, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus D,L-Lactid, D-Lactid, L-Lactid, D,L-Milchsäure, D-Milchsäure, L-Milchsäure, Glycolid, Glycolsäure, ε-Caprolacton, ε-Hydroxyhexansäure, γ-Butyrolacton, γ-Hydroxybuttersäure, δ-Valerolacton, δ-Hydroxyvaleriansäure, Hydroxybuttersäure, Äpfelsäure und Copolymere davon. Insbesonder ist der biologisch abbaubare Polyester aus Monomeren synthetisiert, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus D,L-Lactid, D-Lactid, L-Lactid, D,L-Milchsäure, D-Milchsäure, L-Milchsäure, Glycolid, Glycolsäure, ε-Caprolacton, ε-Hydroxyhexansäure und Copolymere davon.
Die hydrophoben B-Blöcke werden wegen ihrer biologisch abbaubaren, biokompatiblen und löslichen Eigenschaften verwendet. Der in vitro und in vivo Abbau dieser hydrophoben biologisch abbaubaren Polyester-B-Blöcke wird gut verstanden, und die Abbauprodukte sind natürlich vorkommende Verbindungen, die vom Körper des Patienten leicht metabolisiert und/oder eliminiert werden.
Beispiele biologisch abbaubarer hydrophober B-Polymerblöcke umfassen Poly(α-hydroxysäuren) oder Derivate davon, wie Polymilchsäure (PLA), Polyglycolsäure (PGA), ein Copolymer aus Milchsäure und Glycolsäure (PLGA) und Copolymere davon, Polyester und Derivate davon, wie Polyorthoester (POE), Polyanhydrid (PHA), Polycaprolacton (PCL), Poly(dioxan-2-on) (PDO), Polyhydroxybuttersäure (PHB), ein Copolymer aus Milchsäure und Dioxan-2-on (PLDO), ein Copolymer aus Caprolacton und Dioxan-2-on (PCDO) und Copolymere davon, Polyposphazin. Beispiele der bevorzugten biologisch abbaubaren hydrophoben B-Polymerblöcke umfassen Poly(α-hydroxysäuren) oder Derivate davon, wie hydrolysierbare Polymilchsäure (PLA), Polyglycolsäure (PGA), ein Copolymer aus Milchsäure und Glycolsäure (PLGA) und Copolymere davon, Polyester und Derivate davon, wie Polyorthoester (POE), Polyanhydrid (PHA), Polycaprolacton (PCL), Poly(dioxan-2-on) (PDO), Polyhydroxybuttersäure (PHB), ein Copolymer aus Milchsäure und Dioxan-2-on (PLDO), ein Copolymer aus Caprolacton und Dioxan-2-on (PCDO) und Copolymere davon. Am bevorzugtesten sind Polymilchsäure (PLA), Polyglycolsäure (PGA), Polycaprolacton, Poly(dioxan-2-on), ein Copolymer aus Milchsäure und Glycolsäure (PLGA) oder Copolymere davon.
Der hydrophobe Block (B) besitzt vorzugsweise ein Zahlenmittel der Molekulargewichte von 100 bis 100000 Daltons und bevorzugter von 500 bis 50000 Daltons.
Die anionische Gruppe (X) im negativ geladenen Blockcopolymer gemäß der vorliegenden Erfindung ist an das Ende des hydrophoben Blocks (B) mittels eines Linkers L angebunden. Wenn das terminale Ende eine funktionelle OH-, NH₂-, SH-, oder COOH-Gruppe ist, ist die anionische Gruppe direkt an den hydrophoben Block (B) mit der funktionellen Gruppe, die der Linker L bereitstellt, verbunden. Wenn nicht, kann der hydrophobe Block (B) in geeigneter Weise derivatisiert sein, so dass er an die anionische Gruppe über einen geeigneten Linker (L) gebunden werden kann, wie -O-, -NH-, -S- oder -COO-. In der vorliegenden Erfindung kann nur eine anionische Gruppe (X) am Ende des hydrophoben Polymerblocks B vorliegen. Wenn jedoch das Polymer an jedem Ende mit einem Polymerblock B endet, kann ein Anion X an jedem Ende des Polymers über einen Linker angebunden sein. Die anionische Gruppe ist ausgewählt aus denjenigen, die in wässriger Lösung negativ geladen sind, vorzugsweise aus der Gruppe bestehend aus -SO₃ ^–, -PO₃ ^2–, =PO₂ ^– und -CO-(CH₂)_z-COO^– (wobei z eine ganze Zahl von 0 bis 4 bezeichnet, und wenn X = PO₂ ^– ist, wird die anionische Gruppe mit zwei Kohlenstoffatomen verbunden).
M umfasst H+ und Kationen, vorzugsweise mono- und divalente Metallionen, bevorzugter Li⁺, Na⁺, K⁺, Ca²⁺Mg²⁺, Zn²⁺ und Cu²⁺.
Somit kann das negativ geladene erfindungsgemäße Blockcopolymerdie folgende Formel 1a haben: A-B-L-X^–+M (1a),in der
A ein biokompatibler hydrophiler Polymerblock ist,
B ein biologisch abbaubarer hydrophober Polymerblock ist,
L ein Linker ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -O-, -NH-, -S- und COO-,
X für -SO₃ ^–, -PO₃ ^2–, =PO₂ ^– und -CO-(CH₂)_z-COO^– (wobei z eine ganze Zahl von 0 bis 4 bezeichnet, und wenn X = PO₂ ^– ist, wird die anionische Gruppe mit zwei Kohlenstoffatomen verbunden) steht und
M ein mono- oder divalentesmetallion ist.
Insbesondere wenn L -O- ist, kann das negativ geladene Blockcopolymer der vorliegenden Erfindung die folgende Formel haben A-B-O-SO₃ ^– A-B-O-PO₃ ^2–2M⁺ A-B-O-CO-(CH₂)_z-COO^–M⁺ (A-B-O)₂-PO₂ ^–M⁺ wobei
A Methoxypolyethylenglycol, Polyethylenglycol, Polyvinylpyrrolidon, Polyacrylamid, Poyl(ethylen-co-propylen)glycol, ein Polyvinylalkohol oder ein Polysaccharid ist,
B Polylactid, Polyglycolid, Polycaprolacton, Polydioxan-2-on, Polyanhydrid, Poly(lactic-co-glycolid), Poly(lactid-co-caprolacton) oder Poly(lactic-co-dioxan-2-on) etc. ist,
M Li⁺, Na⁺ oder K⁺ ist und
z eine ganze Zahl von 0 bis 4 ist.
Das erfindungsgemäße geladene Blockcopolymer wird in einer 2-stufigen Reaktion hergestellt, die das Synthetisieren des Blockcopolymers vom A-B-Typ, das aus nicht ionischen hydrophilen Blöcken (A) und hydrophoben Blöcken (B) besteht, und dann das Einführen einer anionischen Gruppe am terminalen Ende eines in geeigneter Weise synthetisierten hydrophoben Blocks (B) umfasst.
1) Einführen von Sulfat-Gruppen

A-B-OH → A-B-O-SO₃ ^–Na⁺
In obigen Schema stehen L für -O-, X für SO₃ ^– und M für Na⁺

Die Blockcopolymeren vom A-B-Typ werden mit einem Schwefeltrioxid-Pyridin-Komplex (C₅H₅NSO₃) umgesetzt, mit einer wässrigen angesäuerten Lösung behandelt, neutralisiert, dialysiert und dann lyophilisiert. Die Reihenfolge der Neutralisierung und der Dialyse kann umgekehrt werden, abhängig von den verwendeten Reagenzien.
2) Einführen von Phosphatgruppen

A-B-OH → A-B-O-PO₃ ^2–2Na⁺ in obigem Schema steht L für -O-, X für PO₃ ^2– und M für 2 Na⁺

Blockcopolymere vom A-B-Typ werden mit überschüssigem Phosphoroxychlorid (POCl₃) umgesetzt, mit einer wässrigen angesäuerten Lösung behandelt, neutralisiert, dialysiert und dann lyophilisiert.
3) Einführen von Carboxylgruppen

A-B-OH → A-B-O-CO-(CH₃)_z-COO^–Na⁺ (z ist eine ganze zahl von 0 bis 4)

In obigen Schema steht L für -O-, X für CO-(CH₂)_z-COO^– (wobei z eine ganze Zahl von 0 bis 4 ist) und M für Na⁺.
Blockcopolymere vom A-B-Typ werden mit einem Dicarbonsäuredichlorid, wie Oxalyldichlorid, Malonyldichlorid, Succinyldichlorid, Glutardichlorid, Adipindichhlorid etc. umgesetzt, mit einer wässrigen angesäuerten Lösung behandelt, neutralisiert, dialysiert und dann lyophilisiert.
Die erfindungsgemäßen negativ geladenen Blockcopolymeren können eine polymere Mizelle, Nanopartikel oder ein Gel durch Inkorporation des wasserlöslichen Wirkstoffs, der eine kationische Gruppe besitzt, in die Innenseite des Kerns des Wirkstoffträgers vom Kern-Schild-Typ über elektrostatische Bindungen bilden, wobei die Blutkonzentration des Wirkstoffs erhöht werden kann. Des weiteren kann ein Peptid- oder ein Protein-Wirkstoff mit dem negativ geladenen erfindungsgemäßen Blockcopolymer über ein elektrostatisches Binden in Form eines Peptid- oder Protein-Moleküls verbunden werden, das von mehreren Blockcopolymeren umgeben ist. In diesem Fall kann die Zersetzung des Peptides oder des Proteins durch eine enzymatische Wirkung in einem lebenden Körper verhindert werden so wie die Stabilität des Wirkstoffs durch die Verhinderung der Komplexbildung zwischen Protein-Protein oder Peptid-Peptid verbessert werden. Die Freisetzungsgeschwindigkeit des Wirkstoffs aus dem erfindungsgemäßen negativ geladenen Blockcopolymer kann durch Einstellen des Molekulargewichts des hydrophoben Blocks (B) eingestellt werden.
Der erfindungsgemäße Wirkstoff-Copolymer-Komplex sollte so verstanden werden, dass er solche Formen wie polymere Mizellen, Nanopartikel und Gele etc. bildet, wobei die anionischen Gruppen des negativ geladenen Blockcopolymers elektrostatisch mit der kationischen Gruppe des positiv geladenen Wirkstoffs verbunden wird, um einen ionischen Komplex zu bilden, der in die vorstehenden Formen in wässriger Lösung umgewandelt wird. Mindestens ein negativ geladenes Blockcopolymer wird mit einem Molekül eines Wirkstoffs in einem Wirkstoff-Copolymer-Komplex verbunden. Dieser Typ eines Wirkstoff-Copolymer-Komplexes kann die Konzentration und Halbwertszeit des Wirkstoffs im Blut erhöhen, die Stabilität eines instabilen Wirkstoffs verbessern und den enzymatischen Abbau des Wirkstoffs in einem lebenden Körper, insbesondere eines Peptid- oder Protein-Wirkstoffs, verzögern. Wenn ein Wirkstoff eine große Anzahl kationischer Gruppen im Molekül hat, wie bei Peptid- oder Protein-Wirkstoffen, werden mehrere Blockcopolymere mit dem Wirkstoffmolekül verbunden, wodurch die Komplexbildung zwischen Wirkstoffen verhindert wird und somit die Stabilität des Wirkstoffs verbessert wird.
Wirkstoffe, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen diejenigen, die kationische Gruppen im Molekül in wässriger Lösung besitzen, insbesondere Peptid- und Protein-Wirkstoffe mit einer oder mehreren Amino-Gruppen. Beispiele umfassen Anti-Tumormittel, Antibiotika, Anti-Brechmittel, antivirale Mittel, antiinflammatorische und analgetische Mittel, anästhetische Mittel, anti-ulcerative Mittel, Mittel zur Behandlung von Hypertension, Mittel zur Behandlung von Hypercalcaemia, Mittel zur Behandlung von Hyperlipidaemi, etc., wobei jedes von ihnen mindestens eine primäre, sekundäre oder tertiäre Amingruppe im Molekül besitzt, vorzugsweise können Peptide, Proteine oder Enzyme, wie Insulin, Calcitonin, Wachstumshormon, Granulozyten-Kolonie-stimulierender Faktor (G-CSF), Erythropoetin (EPO), Knochen-morphogenes Protein (BMP), Interferon, Interleukin, Platelet-abgeleiteter Wachstumsfaktor (PDGF), vaskulärer endothelialer Wachstumsfaktor (VEGF), Fibroblastenwachstumsfaktor (FGF), Nervenwachstumsfaktor (NGF), Urokinase etc. können erwähnt werden.
Beim Herstellverfahren für den erfindungsgemäßen Wirkstoff-Blockcopolymer-Komplex kann der Wirkstoff in das Blockcopolymer mittels eines einfachen Mischens des positiv geladenen Wirkstoffs und des negativ geladenen Blockcopolymers in einer wässrigen Lösung oder durch Auflösen des positiv geladenen Wirkstoffs und des negativ geladenen Blockcopolymer in einem organischen Lösungsmittel, wie Ethanol etc., Abziehen des Lösungsmittels und Auflösen des resultierenden Gemisches in einer wässrigen Lösung inkorporiert werden. Wie vorstehend angegeben wurde, ist es eine Eigenschaft der vorliegenden Erfindung, dass ein spezielles Verfahren zur Inkorporation des positiv geladenen Wirkstoffs in das negativ geladene Blockcopolymer nicht notwendig ist.
Der erfindungsgemäße Wirkstoff-Blockcopolymer-Komplex kann über das Blut, Muskeln, subkutanes Gewebe, Knochen, lokales Gewebe oder oral oder über die Nase verabreicht werden. Er kann in verschiedenen Formen, wie Lösungen, injizierbare Suspensionen, Tabletten, Kapseln etc. formuliert werden.
Die folgenden Beispiele werden den Fachmann auf diesem Gebiet in die Lage versetzen, klarer zu verstehen, wie die vorliegende Erfindung durchgeführt wird. Es soll verstanden werden, dass, während die Erfindung in Verbindung mit bevorzugten speziellen Ausführungsformen beschrieben wurde, das was folgt dazu gedacht ist, den Gegenstand der Erfindung zu veranschaulichen und nicht zu beschränken. Andere Aspekte der Erfindung werden für den Fachmann auf diesem Gebiet, auf dem die Erfindung liegt, ersichtlich werden.
BEISPIELE
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Synthese von Blockcopolymeren vom A-B-Typ, die aus einem hydrophilen Polymersegment (A) und einem hydrophoben Polymersegment (B) bestehen.
Herstellung 1: Synthese von Monomethoxypolyethylenglycol-polylactid (mPEG-PLA)-Blockcopolymer
5 g Monomethoxypolyethylenglycol (Molekulargewicht: 2000 Dalton) wurden in einen 100 ml Zweihals-Rundkolben eingebracht und auf 100°C während 2 bis 3 Stunden unter vermindertem Druck (1 mmHg) erwärmt, um Feuchtigkeit zu entfernen. Das Innere des Reaktionskolbens wurde mit trockenem Stickstoff gefüllt, und dann wurde der Katalysator Zinnoctoat (Sn(Oct)₂), der in Toluol gelöst war, in einer Menge von 1,0 Mol% (10,13 mg, 0,025 mmol), bezogen auf das Monomethoxypolyethylenglycol, zugegeben. Nach Rühren für 30 Minuten wurde das Gemisch auf 110°C währen 1 Stunde unter vermindertem Druck (1 mmHg) erwärmt, um das Toluol zu entfernen, das zum Auflösen des Katalysators verwendet wurde. 5 g des gereinigten Lactids wurde dazu gegeben, und das resultierende Gemisch wurde auf 130°C während 12 Stunden erwärmt. Das so hergestellte Blockcopolymer wurde in Ethanol aufgelöst und dann zu Diethylether zugegeben, um das Blockcopolymer zu präzipitieren. Das so erhaltene Blockcopolymer wurde während 48 Stunden in einem Vakuumofen getrocknet. Das Molekulargewicht des resultierenden Blockcopolymers (mPEG-PLA) wurde zu 2000 bis 1765 Dalton bestimmt.
Herstellung 2: Synthese von Monomethoxypolyethylenglycol-poly(lactic-co-glycolid) mPEG-PLGA)-Blockcopolymeren
5,0 g Monomethoxypolyethylenglycol (Molekulargewicht: 5000 Dalton) wurde mit 3,72 g Lactid und 1,28 g Glycolid in Gegenwart von Zinnoctoat bei 120°C während 12 Stunden in der gleichen Weise wie in der Herstellung 1 umgesetzt, wodurch das Titelblockcopolymer erhalten wurde. Das Molekulargewicht des resultierenden Blockcopolymers (mPEG-PLGA) wurde zu 5000–4500 Dalton bestimmt.
Herstellung 3: Synthese von Monomethoxypoylethylenglycol-poly(lactic-co-paradioxan-2-on) (mPEG-PLDO)-Blockcopolymeren
7,0 g Monomethoxypolyethylenglycol (Molekulargewicht: 12000 Dalton) wurde mit 4,47 g Lactid und 2,71 g Paradioxan-2-on in Gegenwart von Zinncotoat bei 110°C während 12 Stunden in der gleichen Weise wie bei der Herstellung 1 umgesetzt, wodurch das Titelblockcopolymer erhalten wurde. Das Molekulargewicht des resultierenden Blockcopolymers (mPEG-PLDO) wurde zu 12000 bis 10000 Dalton bestimmt.
Herstellung 4: Synthese von Monomethoxypolyethylenglycol-polycaprolacton (mPEG-PCL)-Blockcopolymeren
7,0 g Monomethoxypolyethylenglycol (Molekulargewicht 12000 Dalton) wurde mit 3,0 g ε-Caprolacton in Gegenwart von Zinnoctoat bei 130°C während 12 Stunden in der gleichen Weise wie in der Herstellung 1 umgesetzt, wodurch das Titelblockcopolymer erhalten wurde. Das Molekulargewicht des resultierenden Blockcopolymers (mPEG-PCL) wurde zu 12000 bis 5000 Dalton bestimmt.
Tabelle 1 ist eine Zusammenfassung der Ergebnisse der vorstehenden Herstellung Tabelle 1
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Synthese von Blockcopolymeren vom A-B-Typ mit einer anionischen Gruppe.
Beispiel 1: Synthese von Methoxypolyethylenglycol-polylactid mit Sulfat-Gruppe(-SO₃ ^–Na⁺) (mPEG-PLA-O-SO₃ ^–Na⁺)
Das in der Herstellung 1 hergestellte und am terminalen Ende von PLA(hydrophober B)-Block OH-Gruppen aufweisende Blockcopolymer wurde mit Schwefeltrioxidpyridin zum Titelblockcopolymer umgesetzt. mPEG-PLA-OH + SO₃·NC₅H₅ → mPEG-PLA-O-SO₃HNC₅H₅ → mPEG-PLA-O-SO₃ ^–Na⁺
7 g Methoxypolyethylenglycol-polylactid (mPEG-PLA, 2000–1765) und 0,89 g Schwefeltrioxidpyridin (SO₃·NC₅H₅) wurden in 10 ml DMF aufgelöst. Die resultierende Lösung wurde in einen Kolben mit 100 ml Volumen eingeführt und bei 60 ± 10°C während 5 Stunden umgesetzt. Das Reaktionsprodukt wurde mit destilliertem Wasser verdünnt, dialysiert und mit einer wässrigen Natriumhydrogencarbonatlösung neutralisiert und dann lyophilisiert, wodurch 5,4 g des Titelblockcopolymers erhalten wurden. 1 ist ein ¹H-NMR-Spektrum (CDCl₃) des so erhaltenen Blockcopolymers.
Beispiele 2 bis 4: Einführung einer Sulfat-Gruppe (-SO₃ ^–N⁺)
Jedes der in den Herstellungen 2 bis 4 hergestellten Blockcopolymeren wurde mit Schwefeltrioxidpyridin in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 umgesetzt, um die Sulfat-Gruppen enthaltenden Copolymere zu erhalten. Die eine Sulfat-Gruppe enthaltenden Blockcopolymeren, die in den Beispielen 1 bis 4 hergestellt wurden, sind in der folgenden Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2
Beispiel 5: Synthese von Methoxypolyethylenglycol-polylactid mit Phosphatgrupp(-PO₃ ^2–2Na⁺) (mPEG-PLA-O-PO₃ ^2–2Na⁺)
Das in der Herstellung 1 hergestellte Blockcopolymer wurde mit wässrigem Phosphoroxychlorid (POCl₃) umgesetzt, um das Titelblockcopolymer zu erhalten. mPEG-PLA-OH + POCl₃ → mPEG-PLA-O-POCl₂ → mPEG-PLA-O-PO₃ ^2–2Na⁺
7 g Methoxypolyethylenglycol-polylactid (mPEG-PLA, 2000 bis 1765) und 2,85 g Phosphoroxychlorid (POCl₃) wurden in Chloroform aufgelöst, 1 ml Pyridin wurde dazu gegeben und das Gemisch wurde bei 30 ± 5°C während 12 Stunden umgesetzt. Die resultierende Lösung wurde zu Diethylether zugegeben, um das Blockcopolymer zu präzipitieren. Das präzipitierte Blockcopolymer wurde in destilliertem Wasser aufgelöst, mit einer wässrigen Natriumhydrogencarbonatlösung neutralisiert, dialysiert und dann lyophilisiert, wodurch 6,7 g des Titelblockcopolymers erhalten wurden. 2 ist ein ¹H-NMR-Spektrum (CDCl₃) des so erhaltenen Blockcopolymers.
Beispiele 6 bis 8: Einführung einer Phosphat-Gruppe(-PO₃ ^2–2Na⁺)
Jedes der in den Herstellungen 2 bis 4 hergestellten Blockcopolymeren wurde mit Phosphoroxychlorid in der gleichen Weise wie in Beispiel 5 umgesetzt, um die Copolymere mit Phosphatgruppen zu erhalten. Die in den Beispielen 5 bis 8 hergestellten Blockcopolymeren sind in der folgenden Tabelle 3 dargestellte. Tabelle 3
Beispiel 9: Synthese von Methoxypolyethylenglycol-polylactid mit Carboxylgruppe (COO^–Na⁺)
Die in der Herstellung 1 hergestellten Blockcopolymere wurden mit Dicarbonsäuredichlorid umgesetzt, um das Titelblockcopolymer herzustellen. mPEG-PLA-OH + Cl-CO(CH₂)_zCO-Cl → mPEG-PLA-O-CO(CH₂)_zCO-Cl → mPEG-PLA-O-CO(CH₂)_zCOO^–Na⁺ wobei z eine ganze Zahl von 0 bis 4 ist.
7 g Methoxypolyethylenglycol-polylactid (mPEG-PLA, 2000 bis 1765) und 10 ml Succinyldichlorid (Cl-CO(CH₂)₂CO-Cl) wurden in Chloroform aufgelöst, 1 ml Pyridin wurde zugegeben und das Gemisch wurde bei 60 ± 5°C während 12 Stunden umgesetzt. Die resultierende Lösung wurde zu Diethylether zugegeben, um das Blockcopolymer zu präzipitieren. Das präzipitierte Blockcopolymer wurde in destilliertem Wasser aufgelöst, mit einer wässrigen Natriumhydrogencarbonatlösung neutralisiert, dialysiert und dann lyophilisiert, um 5,9 g des Titelblockcopolymers zu erhalten. 3 ist ein ¹H-NMR-Spektrum (CDCl₃) des so erhaltenen Blockcopolymers.
Beispiele 10 bis 12: Einführung einer Carboxyl-Gruppe(-COO^–Na⁺)
Jedes der in den Herstellungen 2 bis 4 hergestellte Blockcopolymer wurde mit Succinylchlorid in der gleichen Weise wie in Beispiel 9 umgesetzt, um die Copolymeren mit Carboxyl-Gruppen zu erhalten. Die Blockcopolymeren, wie sie in den Beispielen 9 bis 12 hergestellte wurden, sind in der folgenden Tabelle 4 dargestellt. Tabelle 4
Beispiel 13: Bildung einer Doxorubicinhydrochlorid-enthaltende mPEG-PLA-O-SO₃ ^–Na⁺-Polymermizelle
mPEG-PLA-O-SO₃ ^–Na⁺ (10 mg), wie es in Beispiel 1 hergestellt wurde, und Doxorubicinhydrochlorid (1 mg) wurden in destilliertem Wasser aufgelöst, um die Titelpolymermizelle zu erhalten.
Beispiel 14: Bildung eine Minocyclinhydrochlorid-enthaltende mPEG-PLA-O-SO₃ ^–Na⁺-Polymermizelle
mPEG-PLA-O-SO₃ ^–Na⁺ (20 mg), wie es in Beispiel 1 hergestellt wurde, und Minocyclinhydrochlorid (5 mg) wurden in destilliertem Wasser aufgelöst, um die Titelpolymermizelle zu erhalten.
Beispiel 15: Bildung eine Minocyclinhydrochlorid-enthaltende mPEG-PLA-O-PO₃ ^2–2Na⁺-Polymermizelle
mPEG-PLA-O-PO₃ ^2–2Na⁺ (20 mg), wie es in Beispiel 5 hergestellt wurde, und Minocyclinhydrochlorid (5 mg) wurden in destilliertem Wasser aufgelöst, um die Titelpolymermizelle zu erhalten.
Beispiel 16: Bildung eine Minocyclinhydrochlorid-enthaltende mPEG-PLA-O-CO(CH₂)₂COO^–Na⁺ Polymermizelle
mPEG-PLA-O-CO(CH₂)₂COO^–Na⁺ (40 mg), wie es in Beispiel 9 hergestellt wurde, und Minocyclinhydrochlorid (5 mg) wurden in destilliertem Wasser aufgelöst, um die Titelpolymermizelle zu erhalten.
Beispiel 17: Bildung eines Komplexes aus humanem G-CSF und mPEG-PLA-O-SO₃ ^–Na⁺
mPEG-PLA-O-SO₃ ^–Na⁺ (50 mg), wie es in Beispiel 1 hergestellt wurde, und G-CSF (Filgastrin) (1 mg) wurden in destilliertem Wasser aufgelöst, um den Komlex vom Typ der Titelpolymermizelle zu erhalten.
Beispiel 18: Bildung eines Komplexes aus humanem Wachstumsfaktor (hGH) und mPEG-PLA-O-SO₃ ^–Na⁺
mPEG-PLA-O-SO₃ ^–Na⁺ (50 mg), wie es in Beispiel 1 hergestellt wurde, und hGH (1 mg) wurden in destilliertem Wasser aufgelöst, um den Komlex vom Typ der Titelpolymermizelle zu erhalten.
Vergleichsbeispiel 1:
mPEG-PLA-OH (20 mg), wie es in der Herstellung 1 hergestellt wurde, das keine anionische Gruppe erhält, und Minocyclinhydrochlorid (5 mg) wurden in destilliertem Wasser aufgelöst.
Vergleichsbeispiel 2:
mPEG-PLA-OH (10 mg), wie es in Herstellung 1 hergestellt wurde, das keine anionische Gruppe enthält, und Doxorubicinhydrochlorid (1 mg) wurden in destilliertem Wasser aufgelöst.
Vergleichsbeispiel 3:
mPEG-PLA-OH (50 mg), wie es in Herstellung 1 hergestellt wurde, das keine anionische Gruppe enthält, und G-CSF (1 mg) wurden in destilliertem Wasser aufgelöst.
Experiment 1: Bestätigung, ob ein Wirkstoff-Blockcopolymer-Komplex gebildet wurde
Humanes G-CSF (Filgastrin) wurde durch eine Größenausschlusschromatographiesäule (Pharmacia, Superdex HR 75) analysiert (Konzentration von humanem G-CSF 50 μg/ml, Injektionsmenge 100 1, mobile Phase pH 7,4 PBS, Flußgeschwindigkeit 1 ml/min). Weiterhin wurden die polymeren Mizellenlösungen des Beispiels 17 und des Vergleichsbeispiels 3 in der gleichen Weise analysiert. 4, 5 und 6 sind Flüssigchromatogramme davon. Wie den 4, 5, und 6 entnommen werden kann, bildet G-CSF einen Komplex vom polymeren Mizellentyp mit mPEG-PLA-O-SO₃ ^–Na⁺, aber es bildet keinen Komplex mit mPEG-PLA-OH.
Experiment 2: Bestätigung, ob ein Wirkstoff vom Komplex vom Wirkstoff-Polymermizellen-Typ freigesetzt wird
Nachdem 75 mg Cholinchlorid zur Lösung des Komplexes vom Polymermizellen-Typ von Beispiel 17 zugegeben wurde, um die Freisetzung von G-CSF aus den ionischen Polymermizellen zu erleichtern, wurde die Mischung durch Größenausschlusschromatographiesäule (Pharmacia, Superdex HR 75) analysiert (Injektionsmenge 100 11, mobile Phase pH 7,4 PBS, Flussgeschwindigkeit 1 ml/min). 7 ist ein Flüssigchromatogramm davon. Wie 7 bestätigt, kann der Wirkstoff, da die elektrostatische Bindung zwischen dem Wirkstoff und dem Blockcopolymer aufbrechbar ist, aus dem Komplex von Polymermizellen-Typ in einem lebenden Körper freigesetzt werden. Es wird auch bestätigt, dass der Wirkstoff in einem intakten Zustand vorliegt und nicht zersetzt oder während der Bildung des Wirkstoff-Blockcopolymer-Komplexes coaguliert wurde.
Experiment 3: Bestätigung, ob ein Wirkstoff-Blockcopolymer-Komplex gebildet wurden
Minocyclinhydrochlorid wurde in D₂O aufgelöst und dann mit NMR-Spektroskopie analysiert. Die in Beispiel 14 und Vergleichsbeispiel 1 erhaltenen Lösungen wurden lyophilisiert, in D₂O aufgelöst und dann mit NMR-Spektroskopie analysiert. Die NMR-Spektren sind in den 8, 9 und 10 dargestellt. Wie in 9 gezeigt ist, verschwindet im Fall der Mizellenlösung, die in Beispiel 14 erhalten wurde, der Peak, der dem H im aromatischen Ring des Minocyclins entspricht vollständig, und nur der Peak, der dem Polyethylenglycol entspricht, wird beobachtet. Dies zeigt, dass das Minocyclin in das Blockcopolymer eingebaut wird. Im Gegensatz dazu, wie 10 zeigt, werden im Fall der im Vergleichsbeispiel 1 erhaltenen Mizellenlösung beide Peaks beobachtet, die Minocyclin und Polyethylenglycol entsprechen, was zeigt, dass Minocyclin nicht in den ungeladenen Copolymerblock eingebaut wird.
Experiment 4: Bestätigung, ob ein Wirkstoff-Blockcopolymer-Komplex gebildet wurde
Doxorubicinhydrochlorid wurde in D₂O aufgelöst und dann mit NMR-Spektroskopie analysiert. Die in Beispiel 13 erhaltene Mizellenlösung wurde lyophilisiert, in D₂O aufgelöst und dann mit NMR-Spektroskopie analysiert. Die NMR-Spektren sind in den 11 und 12 dargestellt. Wie in 12 gezeigt ist, verschwindet im Fall der Mizellenlösung, die in Beispiel 13 erhalten wurde, der Peak vollständig, der dem H im aromatischen Ring von Doxorubicin entspricht, und nur der Peak ist beobachtbar, der dem Polyethylenglycol entspricht. Dies zeigt, dass Doxorubicin in den Komplex vom Polymermizellen-Typ eingebaut wurde.
Es soll verstanden werden, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen nur die Anwendungen der Prinzipien der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Eine Vielzahl von Modifikationen und alternative Ausführungsformen können abgeleitet werden, ohne vom Geist und Gegenstand der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und es ist beabsichtigt, dass die beigefügten Ansprüche solche Modifikationen und Anordnungen abdecken. Während die vorliegenden Erfindung in den Figuren dargestellt und im Besonderen und im Detail in Verbindung mit dem, was gegenwärtig als die praktikabelsten und bevorzugtesten Ausführungsformen der Erfindung angesehen wird, vorstehend vollständig beschrieben wurde, wird der Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet erkennen, dass eine Vielzahl von Modifikationen gemacht werden können, ohne von den Prinzipien und dem Konzept der Erfindung abzuweichen, die in den Ansprüchen angegeben sind.

Claims

Ein Blockcopolymer mit der Formel: A-B-L-X-M⁺ (1)wobei X eine anionische Gruppe darstellt, M⁺ H⁺ oder ein Metallkation darstellt, A ein biokompatibles hydrophiles Polymer ist, B ein biologisch abbaubares hydrophobes Polymer ist und L einen Linker darstellt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -O-, -NH-, -S- und -COO-, und wobei, falls das terminale Ende des hydrophoben Blocks (B) eine funktionelle Gruppe -OH, -NH₂, -SH oder -COOH ist, die anionische Gruppe direkt mit dem hydrophoben Block (B) verknüpft ist, wobei die funktionelle Gruppe den Linker L bereitstellt.
Das Blockcopolymer nach Anspruch 1, wobei die Zahlenmittel der Molekulargewichte von A und B jeweils im Bereich von 100 und 100.000 Dalton liegen.
Das Blockcopolymer nach Anspruch 1, wobei X -SO₃ ^–, -PO₃ ^2–, =PO₂ ^– oder -CO-(CH₂)_z-COO^– ist, wobei z für eine ganze Zahl von 0 bis 4 steht, und wenn X =PO₂ ^– ist, ist die anionische Gruppe mit zwei A-B-L- verbunden.
Das Blockcopolymer nach Anspruch 1, wobei M ein mono- oder divalentes Metallion ist.
Das Blockcopolymer nach Anspruch 4, wobei M Li⁺, Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Zn²⁺ oder Cu²⁺ ist.
Ein Blockcopolymer nach Anspruch 1 mit der Formel: A-B-L-X-M⁺ (1)wobei X eine anionische Gruppe darstellt, M⁺ H⁺ oder ein Metallkation darstellt, L einen Linker darstellt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -O-, -NH-, -S- und -COO-, A ein Mitglied ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyalkylenglykol, Polyalkylenoxid, Polyvinylpyrrolidone, Polysaccharide, Polyacrylamide, Polymethacrylamid, Polyvinylalkohol, und Derivaten davon und B ein biologisch abbaubarer Polyester ist.
Das Blockcopolymer nach Anspruch 6, wobei die Zahlenmittel der Molekulargewichte von A und B zwischen 100 und 100.000 Dalton liegen.
Das Blockcopolymer nach Anspruch 6, wobei X -SO₃ ^–, -PO₃ ^2–, =PO₂ ^– oder -CO-(CH₂)_z-COO^– ist, wobei z für eine ganze Zahl von 0 bis 4 steht, und wenn X =PO₂ ^– ist, ist die anionische Gruppe mit zwei A-B-L- verbunden.
Das Blockcopolymer nach Anspruch 6, wobei M ein mono- oder divalentes Metallion ist.
Das Blockcopolymer nach Anspruch 9, wobei M Li⁺, Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Zn²⁺ oder Cu²⁺ ist.
Ein Blockcopolymer nach Anspruch 1, mit der Formel: A-B-L-X-M⁺ (1)wobei X eine anionische Gruppe darstellt, M⁺ H⁺ oder ein Metallkation darstellt, A ein biokompatibles hydrophiles Polymer ist, B ein biologisch abbaubares hydrophobes Polymer ist und L einen Linker darstellt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -O-, -NH-, -S- und -COO-, wobei A ein Mitglied ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyalkylenglykol, Polyalkylenoxid, Polyvinylpyrrolidon, einem Polysaccharid, Polyacrylamid, Polymethacrylamid, Polyvinylalkohol, und Derivaten davon und B ein biologisch abbaubarer Polyester ist, der aus Monomeren hergestellt ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus D,L-Lactid, D-Lactid, L-Lactid, D,L-Milchsäure, D-Milchsäure, L-Milchsäure, Glykolid, Glykolsäure, ε-Caprolacton, ε-Hydroxycapronsäure und Copolymeren davon.
Das Blockcopolymer nach Anspruch 11, wobei die Zahlenmittel der Molekulargewichte von A und B jeweils zwischen 100 und 100.000 Dalton liegen.
Das Blockcopolymer nach Anspruch 11, wobei X -SO₃ ^–, -PO₃ ^2–, =PO₂ ^– oder -CO-(CH₂)_zCOO^– ist, wobei z für eine ganze Zahl von 0 bis 4 steht, und wenn X =PO₂ ^– ist, ist die anionische Gruppe mit zwei A-B-L- verbunden.
Das Blockcopolymer nach Anspruch 11, wobei M ein mono- oder divalentes Metallion ist.
Das Blockcopolymer nach Anspruch 14, wobei M Li⁺, Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Zn²⁺ oder Cu²⁺ ist.
Ein Blockcopolymer nach Anspruch 1, mit der Formel: A-B-L-X-M⁺ (1)wobei X eine anionische Gruppe darstellt, M⁺ H⁺ oder ein Metallkation darstellt, A ein biokompatibles hydrophiles Polymer ist, B ein biologisch abbaubares hydrophobes Polymer ist und L einen Linker darstellt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -O-, -NH-, -S- und -COO-; und wobei A ein abbaubares Derivat ist, hergestellt gemäß dem folgenden Reaktionsschema: nZ + (n-1)Y → Z-(Y-Z)_n-2-Y-Z wobei Z ein wasserlösliches Polymer mit einem Molekulargewicht von bis zu 5.000 Dalton darstellt, Y HOOC-(CH₂)_m-COOH oder O=C=N-(CH₂)_m-N=C=O darstellt, wobei m eine ganze Zahl von 0 bis 10 ist, und n eine ganze Zahl von 2 bis 100 ist.
Das Blockcopolymer nach Anspruch 16, wobei die Zahlenmittel der Molekulargewichte von A und B jeweils zwischen 100 und 100.000 Dalton liegen.
Das Blockcopolymer nach Anspruch 16, wobei X -SO₃ ^–, -PO₃ ^2–, =PO₂ ^– oder -CO-(CH₂)_z-COO^– ist, wobei z für eine ganze Zahl von 0 bis 4 steht, und wenn X =PO₂ ^– ist, ist die anionische Gruppe mit zwei A-B-L- verbunden.
Das Blockcopolymer nach Anspruch 16, wobei M ein mono- oder divalentes Metallion ist.
Das Blockcopolymer nach Anspruch 19, wobei M Li⁺, Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Zn²⁺ oder Cu²⁺ ist.
Eine Zusammensetzung, umfassend das Blockcopolymer nach Anspruch 1 und einen positiv geladenen Wirkstoff, wobei der positiv geladene Wirkstoff mit einem oder mehreren der Blockcopolymere durch elektrostratische Kräfte verbunden ist und einen Wirkstoff-Blockcopolymer-Komplex bildet.
Eine Zusammensetzung, umfassend das Blockcopolymer nach Anspruch 6 und einen positiv geladenen Wirkstoff, wobei der positiv geladene Wirkstoff mit einem oder mehreren der Blockcopolymere durch elektrostratische Kräfte verbunden ist und einen Wirkstoff-Blockcopolymer-Komplex bildet.
Eine Zusammensetzung, umfassend das Blockcopolymer nach Anspruch 11 und einen positiv geladenen Wirkstoff, wobei der positiv geladene Wirkstoff mit einem oder mehreren der Blockcopolymere durch elektrostratische Kräfte verbunden ist und einen Wirkstoff-Blockcopolymer-Komplex bildet.
Eine Zusammensetzung, umfassend das Blockcopolymer nach Anspruch 16 und einen positiv geladenen Wirkstoff, wobei der positiv geladene Wirkstoff mit einem oder mehreren der Blockcopolymere durch elektrostratische Kräfte verbunden ist und einen Wirkstoff-Blockcopolymer-Komplex bildet.